Bij Makkink wordt ervan uitgegaan dat straling (en dan alleen de inkomende kortgolvige straling) de grootste drijvende kracht achter de verdamping is. Penman-Monteith neemt echter
3.2 SAmenvATTing reSulTATen .1 knmi
inventarisatie
3.1 Algemeen
Er is een inventarisatie uitgevoerd bij verschillende meteorologische en mogelijk
verdam-pingsgerelateerde instellingen (XTabel 1X). Bij deze organisaties is geïnventariseerd of zij
Pen-man-Monteith referentieverdamping bepalen. Indien dat het geval is, is gevraagd welke data en methode zij daarvoor gebruiken. Daarnaast is de vraag gesteld welke methode(n) zij toe-passen om te komen tot vlakdekkende verdampingsgegevens. Als laatste is ook de vraag gesteld welke aandachtspunten dienen te worden meegenomen bij het bepalen van Penman-Monteith referentieverdamping (bijv. onnauwkeurigheden, mogelijke extra waarnemingen).
TAbel 1 gerAAdpleegde OrgAniSATieS meT dAArbij vermeld de nAmen vAn de perSOnen meT Wie iS geSprOken
Organisatie naam
knmi fred bosveld adri buishand raymond sluiter meteo consult mark alblas
Wim van den berg Weeronline elger niemendal Weathernews info@wni.com WaterWatch Wim bastiaanssen neo remko de lange ears andries rosema
In onderstaande subparagrafen zal een korte samenvatting worden gegeven van de resultaten van deze inventarisatie.
3.2 SAmenvATTing reSulTATen 3.2.1 knmi
Het KNMI berekent op dit moment alleen de referentieverdamping volgens Makkink. Dit wordt gedaan op 32 locaties. De data om Makkink verdamping te berekenen komt van de in totaal 35 automatische weerstations waar een aantal standaard meteorologische waarnemin-gen worden verricht. De etmaalgemiddelde gegevens, evenals de berekende Makkink refe-rentieverdamping, zijn gratis beschikbaar via de KNMI internet site (www.knmi.nl/klimatolo-gie). Het KNMI berekent momenteel geen Penman-Monteith referentieverdamping. Het blijkt echter dat voor alle locaties waar op dit moment de Makkink verdamping wordt berekend ook
de Penman-Monteith referentieverdamping kan worden bepaald (zie Hoofdstuk X4X).
Het interpoleren van de verschillende meteorologische variabelen die het KNMI meet is op dit moment één van de speerpunten van het KNMI. Momenteel is er geen operationeel systeem dat vlakdekkende meteorologische variabelen levert. Het KNMI is bezig na te gaan welke ruimtelijke interpolatiemethode het beste is voor welke variabele. Hierbij wordt bij
STOWA 2010-37 Penman-monteith referentieverdamPing
voorkeur een methode gebruikt die gebruik kan maken van hulpinformatie (zoals een aantal vormen van Kriging). In het verleden is gebruik gemaakt van de zogenaamde splines methode waarbij de resulterende vlakdekkende informatie werd getoetst en eventueel aangepast aan de ervaringen van de meteorologen.
Aandachtspunten die door het KNMI werden aangegeven:
• Windsnelheid is een variabele die een zeer locaal karakter heeft waardoor ruimtelijke interpolatie zeer lastig is. Daarnaast is de meetnauwkeurigheid ter plaatse ook onzeker aangezien geen enkele locatie echt obstakel vrij is.
• De windsnelheid is een variabele die gedurende de dag sterk kan variëren. De vraag is of de Penman-Monteith referentieverdamping per dag kan worden berekend met de daggemid-delde windsnelheid.
• Relatieve luchtvochtigheid. De meetnauwkeurigheid, met name in de ochtend, is een probleem. Bij een warme dag die volgt op een vochtige nacht blijft de relatieve lucht-vochtigheid lang hoog en schiet dan ineens omlaag. Hiermee onderschat je de verdam-ping in de ochtend.
• Bedekkingsgraad. Fred Bosveld (KNMI) gaf aan dat het van belang is om na te gaan wat de gevoeligheid is van Penman-Monteith voor de bedekkingsgraad. Als blijkt dat deze varia-bele erg gevoelig is en dat daarnaast de huidige meetmethode (1 punt in de hemel) van de bedekkingsgraad niet voldoende nauwkeurig is dan ligt daar mogelijk een actiepunt voor het KNMI. Hierbij moet worden opgemerkt dat de methode om Penman-Monteith referentieverdamping te schatten, zoals die door Allen et al., 1998 wordt voorgesteld, geen gebruik maakt van de bedekkingsgraad.
• Temporele resolutie: Makkink wordt door het KNMI dagelijks bepaald waarbij etmaal gemiddelde meteorologische gegevens worden gebruikt. Bij de Penman-Monteith verge-lijking speelt wind een belangrijke rol. Gezien het feit dat wind sterk variabel is gedurende de dag is het voor te stellen dat de Penman-Monteith referentieverdamping ook op een hogere temporele resolutie bepaald zou moeten worden.
• Indien je de Penman-Monteith verdamping wil bepalen voor een historische reeks zijn daar te weinig metingen voor of deze zijn inhomogeen.
3.2.2 meTeO cOnSulT
Meteo Consult bepaalt naast de Makkink referentieverdamping ook de Penman-Monteith
refe-rentieverdamping (XFiguur 5X). Dit wordt berekend voor alle stations van het KNMI alsmede
voor een aantal meetstations van Meteo Consult zelf. Meteo Consult beschikt over zeven sta-tions waar globale straling wordt gemeten, deze bevinden zich voornamelijk langs de kust.
In XFiguur 5X is de globale ligging van de stralingsmeetstations aangegeven met een gele ster.
Daarnaast heeft Meteo Consult ook een aantal windstations, voornamelijk aan de kust, waar ook de temperatuur en de vochtigheid wordt gemeten. Deze windmeetstations zijn vooral bedoeld voor waarschuwingen en voorspellingen ten aanzien van locale watersport locaties. Meteo Consult merkt op dat de gemeten wind in het geval van aflandige wind sterk gehin-derd kan zijn door bijvoorbeeld duinen. De temporele resolutie van al deze metingen is 10 minuten.
Daarnaast heeft Meteo Consult een netwerk van circa 250 meetpunten in het kader van glad-heidbestrijding. De variabelen die op deze punten worden gemeten en van belang zijn voor Penman-Monteith, zijn de luchttemperatuur en de relatieve luchtvochtigheid. Deze worden gemeten door meetpalen die in de berm naast het wegdek staan. De temporele resolutie van deze metingen is 5 minuten.
20
STOWA 2010-37 Penman-monteith referentieverdamPing
De meetgegevens van de gladheidsmeldsystemen en andere klantspecifieke weerstations zijn niet vrij beschikbaar.
Op dit moment wordt er door Meteo Consult geen ruimtelijke interpolatie uitgevoerd. Meteo Consult merkt op dat daarvoor op dit moment geen vraag is vanuit de markt maar dat kennis en ervaring daarmee aanwezig is bij de Duitse dochteronderneming.
Wat betreft aandachtspunten en mogelijke extra metingen werd door Meteo Consult aange-geven dat in het bijzonder het verschil tussen wind, temperatuur en straling langs de kust versus meer binnenland van belang is. Wat dat betreft zijn er nog wel enkele hiaten in het huidige meetnetwerk.
Figuur 5 penmAn-mOnTeiTh reFerenTie verdAmping zOAlS deze WOrdT berekend dOOr meTeO cOnSulT. vOOrbeeld vOOr 22 juli 2009.
meT een gele STer iS de glObAle ligging vAn de STrAlingSmeeTpunTen AAngegeven. (brOn: meTeO cOnSulT)
3.2.3 WeerOnline
WeerOnline bepaalt landsdekkend de Makkink referentieverdamping. De Penman-Monteith referentieverdamping wordt momenteel slechts voor een aantal specifieke klanten bepaald. WeerOnline beschikt niet over eigen meetstations maar maakt gebruik van een wereldwijd meetnetwerk. Voor Nederland bestaat dit meetnetwerk uit de 35 stations van het KNMI. In Nederland maakt WeerOnline voorspellingen voor Makkink referentieverdamping op postcode niveau. De globale straling wordt daarbij berekend aan de hand van de
extraterres-trische straling (afhankelijk van positie op aarde en tijd van het jaar, zie paragraaf X2.6.3X) en de
bedekkingsgraad zoals deze hetzij uit het weervoorspellingmodel komt (voor toekomst voor-spellingen) hetzij uit waarnemingen van het KNMI komt (voor historische reeksen).
Op dit moment wordt er door Meteo Consult geen ruimtelijke interpolatie uitgevoerd. Meteo Consult merkt op dat daarvoor op dit moment geen vraag is vanuit de markt maar dat kennis en ervaring daarmee aanwezig is bij de Duitse dochteronderneming.
Wat betreft aandachtspunten en mogelijke extra metingen werd door Meteo Consult
aangegeven dat in het bijzonder het verschil tussen wind, temperatuur en straling langs de kust versus meer binnenland van belang is. Wat dat betreft zijn er nog wel enkele hiaten in het huidige meetnetwerk.
Figuur 5. Penman-Monteith referentie verdamping zoals deze wordt berekend door Meteo Consult. Voorbeeld voor 22 juli 2009. Met een gele ster is de globale ligging van de stralingsmeetpunten aangegeven. (Bron: Meteo Consult).
3.2.3 WeerOnline
WeerOnline bepaalt landsdekkend de Makkink referentieverdamping. De Penman-Monteith referentieverdamping wordt momenteel slechts voor een aantal specifieke klanten bepaald. WeerOnline beschikt niet over eigen meetstations maar maakt gebruik van een wereldwijd meetnetwerk. Voor Nederland bestaat dit meetnetwerk uit de 35 stations van het KNMI. In Nederland maakt WeerOnline voorspellingen voor Makkink referentieverdamping op postcode niveau. De globale straling wordt daarbij berekend aan de hand van de
extraterrestrische straling (afhankelijk van positie op aarde en tijd van het jaar, zie paragraaf 2.6.3) en de bedekkingsgraad zoals deze hetzij uit het weervoorspellingmodel komt (voor toekomst voorspellingen) hetzij uit waarnemingen van het KNMI komt (voor historische reeksen).
STOWA 2010-37 Penman-monteith referentieverdamPing
Voor het bepalen van Makkink referentieverdamping op basis van (historische) waarnemin-gen wordt de globale straling berekend met behulp van KNMI metinwaarnemin-gen van de bedekkings-graad.
Voor het bepalen Penman-Monteith referentieverdamping voor een aantal specifieke klanten wordt gebruikt gemaakt van KNMI metingen die het meest representatief zijn voor die speci-fieke locatie. Zo zal voor een plaats langs de kust gebruik worden gemaakt van een meetpunt langs de kust en niet van een meetpunt landinwaarts, ook al bevindt dit landinwaartse meet-punt zich op kortere afstand.
WeerOnline heeft geen aandachtspunten aangegeven.
3.2.4 WeATherneWS
WeatherNews berekent geen Penman-Monteith verdamping. Sinds kort ligt de focus van deze instelling op scheepvaart en niet meer op het landoppervlak.
3.2.5 WATerWATch
WaterWatch bepaalt zowel de Penman-Monteith referentieverdamping als ook de poten-tiële- en actuele verdamping vlakdekkend (resolutie 35 m x 35 m) voor heel Nederland (www.waterwatch.nl/verdamping).
Figuur 6X geeft een voorbeeld van de referentieverdamping en actuele verdamping in heel
Nederland voor 22 juli 2009. WaterWatch heeft zelf geen meetpunten maar maakt gebruik van metingen van het KNMI evenals data afkomstig van satellietbeelden. Daarnaast worden diverse algoritmen gebruikt om de meteorologische variabelen ruimtelijk te interpoleren. WaterWatch gebruikt de volgende variabelen van de 35 automatische weerstations van het KNMI:
• Temperatuur • Windsnelheid
• Relatieve luchtvochtigheid
Deze drie variabelen die nodig zijn voor de Penman-Monteith referentieverdamping worden vervolgens ruimtelijk geïnterpoleerd met behulp van de MeteoLook methode (zie paragraaf
X5.7X voor meer detail). Voor het bepalen van het dampspanningstekort heeft WaterWatch een
eigen methode ontwikkeld.
Voor het bepalen van de netto straling maakt WaterWatch geen gebruik van de 35 KNMI
stations maar van de de MSG (Meteosat Second Generation; zie paragraaf X4.3X voor meer
infor-matie). Aangezien de netto straling die het aardoppervlak bereikt ook wordt beïnvloed door eigenschappen van het landoppervlak, zoals bijvoorbeeld hellinghoek en hellingsrichting, worden de MSG data hiervoor gecorrigeerd door WaterWatch.
WaterWatch geeft aan dat het huidige aantal meetpunten (35) van het KNMI voldoende is. Een belangrijker aspect volgens WaterWatch is de meetnauwkeurigheid van de stations zelf. In het bijzonder het meten van de luchtvochtigheid is erg lastig.
22
STOWA 2010-37 Penman-monteith referentieverdamPing
WaterWatch geeft verder aan dat de gewasfactoren-methode waarbij de referentieverdamping met een factor wordt vermenigvuldigd om zodoende tot een potentiële verdamping te komen zijn beperkingen heeft (te ruw is). Bij het bepalen van de Penman-Monteith referentieverdam-ping zoals voorgesteld door Allen et al., 1998 wordt het albedo op 0,23 en de gewasweerstand
op 70 s m-1 vastgezet. In werkelijkheid heeft ook de temperatuur evenals de zonnestraling
een effect op de huidmondjes en daarmee op de gewasweerstand. Daarnaast is het albedo in werkelijkheid afhankelijk van het landoppervlak (landgebruik, helling, hellingshoek, actuele vochttoestand etc.). WaterWatch onderscheidt daarom liever de potentiële en actuele verdam-ping. De potentiële verdamping is daarbij gedefinieerd als de verdamping onder de heersende meteorologische omstandigheden waarbij het bodemvocht geen belemmering vormt voor verdamping.
Bij het berekenen van de potentiële verdamping wordt gebruik gemaakt van een aangepast Jarvis-Stewart model om de gewasweerstand te berekenen (Jarvis, 1976). Hiermee wordt de invloed van zonnestraling en temperatuur op de gewasweerstand berekend. Het werkelijke albedo wordt geschat uit satellietopnamen van het aardoppervlak.
Voor het bepalen van de actuele verdamping maakt WaterWatch gebruik van het zogenaamde Surface Energy Balance Algorithm for Land (SEBAL). Simpel gezegd wordt hierbij de ener-giebalans van het aardoppervlak opgelost waarbij de verdamping als restterm overblijft (Bastiaanssen et al., 2005). Hierbij wordt gebruik gemaakt van satellietdata die warmte-opnamen van het aardoppervlak maken.
Figuur 6 reFerenTieverdAmping vOlgenS penmAn-mOnTeiTh (linkS) en AcTuele verdAmping vOlgenS SebAl (rechTS) zOAlS deze WOrden
berekend dOOr WATerWATch. vOOrbeeld vOOr 22 juli 2009. n.b. de kleurenSchAAl verSchilT per plAATje